[發明專利]用于腔內介入診療的全方向異形彎曲連續體柔性機械臂

有效

• 申請號: 202010420626.3
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111588470B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳衛東;艾孝杰;高安柱
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: A61B34/30
• 分類號: A61B34/30
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種用于腔內介入診療的全方向異形彎曲連續體柔性機械臂，包括基座和多個模塊化單元，多個模塊化單元由下向上層設在基座上，基座和模塊化單元的上端面設有若干個接觸塊和若干個骨架，接觸塊的高度低于或等于骨架的高度，基座和模塊化單元的中心設有通孔，通孔的周圍設有多個線孔，多個模塊化單元上的線孔和基座上的至少一個線孔上下貫通用于穿入驅動絲；基座的通孔和多個模塊化單元的通孔上下貫通形成中間腔道。本發明的連續體機械臂，可以逐段調節機械臂的彎曲曲率，通過較少的自由度可以較大程度的改變整個機械臂的形狀，進而調整機械臂頂端的位置和姿態，從而使連續體機械臂具有好的方向定位能力。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，具體地，涉及一種用于腔內介入診療的全方向異形彎曲連續體柔性機械臂。

背景技術

現有的連續體機械臂大多不能實現全方向改變曲率的彎曲，無法實現利用較少的自由度實現盡可能大的變曲率彎曲。原因是不具有自接觸結構的連續體機械臂不能改變其自身的彎曲曲率，理論上當其彎曲時具有常彎曲曲率，而且單節連續體機械臂不能實現其空間彎曲。

經過對現有技術的檢索，申請號為201910323771.7的發明專利公開了一種全自由度連續體機械臂，其包括驅動組件、齒輪組件和伸縮組件，所述驅動組件包括四個驅動電機，所述四個驅動電機的輸出端分別連接蝸桿軸，所述四個蝸桿軸的另一端分別通過滑動軸承連接到絲桿支座；所述齒輪組件包括分別與四個蝸桿軸相配合的齒輪，所述驅動電機驅動蝸桿軸帶動齒輪轉動，所述齒輪中心設有齒輪軸，所述齒輪軸兩端分別通過球軸承固定在電機安裝座上，所述齒輪軸的一端穿過電機安裝座設有繞線輥，所述繞線輥中心設置絲杠，所述絲杠與所述繞線輥螺旋配合，所述絲杠的頂端固定在所述絲桿支座上，所述繞線輥相對于所述絲杠直線運動；所述伸縮組件包括牽引繩和彈性骨架，所述彈性骨架軸向外圍設有四列導線環，所述四根牽引繩分別穿過四列導線環連接到四個繞線輥。該技術方案中連續體機械臂結構復雜、無法有效控制最大彎曲角度。

發明內容

針對現有技術中的局限性，本發明的目的是提供一種用于腔內介入診療的全方向異形彎曲連續體柔性機械臂。

本發明的目的是通過以下方案實現的：

本發明提供一種用于腔內介入診療的全方向異形彎曲連續體柔性機械臂，包括基座和多個模塊化單元，多個所述模塊化單元由下向上設置在所述基座上，所述基座和所述模塊化單元的上端面設有若干個接觸塊和若干個骨架，所述接觸塊的高度低于或等于所述骨架的高度，所述基座和所述模塊化單元的中心設有通孔，所述通孔的周圍設有多個線孔，通孔的直徑大于線孔的直徑，多個所述模塊化單元上的線孔和所述基座上的至少一個線孔上下貫通用于穿入驅動絲；所述基座的通孔和多個所述模塊化單元的通孔上下貫通形成中間腔道；可以提供容納活檢，消融等器械以及為形狀傳感器，電磁傳感器提供安裝的空間；

所述模塊化單元包括中間圓盤和頂部圓盤；所述頂部圓盤上不設置所述接觸塊和骨架，所述機械臂的頂端為所述頂部圓盤，所述機械臂的底端為所述基座，所述基座與所述頂部圓盤之間為多個所述中間圓盤。

進一步地，沿所述基座至所述頂部圓盤的方向，多個所述中間圓盤分為第一中間圓盤組至第N中間圓盤組，屬于同一中間圓盤組的中間圓盤具有相同數量的線孔，所述第一中間圓盤組至第N中間圓盤組中均包括M個所述中間圓盤，所述第一中間圓盤組至第N中間圓盤組中所述線孔的數量依次遞減。通過配置M、N的個數以及中間圓盤的高度使連續體機械臂的長度適用于使用環境，例如，和目前商用氣管鏡、心臟消融導管彎曲部分長度類似。

進一步地，所述接觸塊和所述骨架的外側是曲面，所述曲面半徑與所述基座或所述中間圓盤的外側曲面半徑相同，所述接觸塊的曲面弧長大于所述骨架的曲面弧長；所述骨架向內延伸至所述通孔。所述基座上的接觸塊和骨架與所述基座一體成型，所述中間圓盤上的接觸塊和骨架與所述中間圓盤一體成型。接觸塊的個數和高度依據人體解剖腔道的形狀來確定。